variable transito final

VARIABLE TRÁNSITO
EN DISEÑO EN EL ANÁLISIS DE PAVIMENTOS
Variable tránsito en el análisis
de pavimentos
IMPORTANCIA DEL TRÁNSITO EN EL DISEÑO DE
PAVIMENTOS
Una de las variables más importante a considerar para el análisis del
estructural y diseño de pavimentos, es el tránsito, porque este se traduce en
las cargas a las que va a estar expuesto el pavimento durante lo que se
pretende sea su vida útil. Además, la estimación adecuada del tránsito
permite al diseñador crear una estructura que ofrezca el nivel de servicio
adecuado según la categoría de diseño. Más importante es la simplificación
de esta variable, puesto que las vías se encuentran sometidas a un conjunto
de cargas que dependen de la tipología y frecuencia de los vehículos, de
forma que se hace necesario expresarla en términos simplificados. Para ello
se realizan estimaciones de los ejes circulantes por carril y su distribución
en los diferentes grupos de carga.
CONCEPTOS BÁSICOS PARA EL
ANÁLISIS DE TRÁNSITO
Para desarrollar el análisis de la variable tránsito se deben tener en cuenta los aspectos
necesarios para su cuantificación, tal y como: Tránsito promedio Diario (TPD), la
clasificación de los vehículos, la configuración y las cargas máximas legales de los
vehículos comerciales, los factores de equivalencia de carga por cada tipo de vehículo,
la distribución direccional y por carril de los vehículos comerciales, las series
históricas del tránsito, las tendencias de crecimiento del tránsito.
COMPONENTES DEL
TRÁNSITO
Tránsito normal Consiste en el tránsito que existe en la vía bajo condiciones normales de operación, es
decir, sin ningún agente externo que lo afecte. Su existencia está influenciada por el desarrollo histórico y las
características socioeconómicas de la zona de estudio.
Tránsito atraído Es considerado como el volumen de vehículos que se extrae de otras vías hacia una vía en
estudio, éste debe ser analizado con relación a los beneficios que se originen por la puesta en marcha de una
vía.
Tránsito generado Es la componente del tránsito que se observa en una vía por el hecho de que exista como
nueva o se mejore, induciendo la creación de viajes que anterior mente no se hacían, se realizaban a un
destino diferente o por otro medio. Lo genera la propia vía y puede ser atribuido a cambios en el uso del
suelo. Generación de viajes Es la relación entre la atracción y producción de viajes con los usos del suelo y a
ciertas variables socioeconómicas de las zonas que conforma la región estudiada.
CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS VEHÍCULOS
Siguiendo los lineamientos regulativos de la clasificación del tipo de
vehículos por peso y por ejes, en la resolución 4100 de 2004, Invias
clasifica los vehículos en tres macro categorías: buses, autos y
camiones. Debido a que el esfuerzo creado por los automóviles es tan
insignificante a la hora de calcular el daño en el pavimento, estos son
ignorados en su evaluación.
Autos
Buses
Camiones
CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS VEHÍCULOS
Fuente: García, 2016
CLASIFICACIÓN DE LOS VEHÍCULOS TIPO CAMIÓN
La variedad de tamaños y tipos de ejes produce efectos distintos en la estructura del
pavimento. Para poder estudiar esta variedad de forma simplificada los vehículos
comerciales se clasifican en categorías. La clasificación de los vehículos en Colombia
está reglamentada por ICONTEC, la cual fue acogida por el Ministerio de Transporte
en la Resolución 4100 del 28 de diciembre del 2004.
NIVELES DE INFORMACIÓN DEL ESTUDIO DE TRÁNSITO
Debido a la variedad de los niveles de tránsito en la red Nacional Colombiana Invias define en el manual de
rehabilitación de pavimentos asfálticos tres niveles de información según la calidad de los datos usados en el análisis de
tránsito. El nivel de detalle de la información depende de la importancia de la vía, ya que la afección a las carretas con
altos volumen de tránsito conlleva a un impacto más significativo en la economía nacional.
Nivel 1: Información confiable
sobre la evolución reciente de los
volúmenes de tránsito en el sector
del proyecto, discriminados por
tipos de vehículos; así como datos
reales y recientes sobre las cargas
por eje circulantes por el sector
vial.
Nivel 2: Información confiable sobre la
evolución reciente de los volúmenes de
tránsito en el sector del proyecto,
discriminados por tipos de vehículos, pero
no se conoce la magnitud de las cargas por
eje de los vehículos pesados. De manera que
se admite el uso de información proveniente
de otras carreteras con características
similares de uso por parte de los buses y
camiones.
Nivel 3: Información poco detallada
sobre las características del tránsito
pasado y el previsto . No discrimina los
vehículos o peso en sus ejes, caso
típico de las carreteras con bajos
volúmenes de tránsito. En este caso es
aceptable el uso de factores promedio
sobre equivalencias de cargas por eje,
de origen regional o nacional.
TRÁNSITO PROMEDIO DIARIO TPD
•
Tránsito anual TA: Número total de vehículos que pasan durante un año
•
Tránsito mensual TM: Número total de vehículos que pasan durante un mes.
•
Tránsito semanal TS: Número total de vehículos que pasan durante una semana.
•
Tránsito diario TD: Número total de vehículos que pasan durante un día.
•
TPD: Es el número total de vehículos que pasan durante un período dado en días completos
igual o menor a un año y mayor que un día, dividido entre el número de días del período. De
acuerdo al número de días de este período, se presentan los siguientes volúmenes de
tránsitos promedio diario, dado en vehículos por día:
•
Tránsito promedio diario anual (TPDA): TA/365
•
Tránsito promedio diario mensual (TPDM): TM/30
•
Tránsito promedio diario semanal (TPDS): TS/7
TPDS: Distribuidas en más de 800 estaciones de
conteo manual, distribuidas en 20000 km de la
red nacional. La información se discrimina por
tipo de vehículo, (liviano, bus y camión), como
por tipo de camión. El TPS reportado por cada
estación incluye una desviación estándar (s)
PROPORCIÓN DEL TRÁNSITO PROMEDIO DIARIO CONSTITUIDO POR
VEHÍCULOS COMERCIALES
Los conteos efectuados con fines de
diseño ya sean manuales o mecánicos,
se deben discriminar por tipo de
vehículo. Esto permite un análisis más
detallado de la variable tránsito.
Invias presenta como referencia un resumen de composición vehicular obtenida de la red vial Nacional. Cabe
resaltar que es preferible realizar un estudio de tránsito porque las condiciones económicas de la zona condición
la distribución de los vehículos comerciales de manera que puede variar a nivel regional y local.
DISTRIBUCIÓN DIRECCIONAL DEL TRÁNSITO
DE VEHÍCULOS COMERCIALES (DD)
La distribución direccional (DD) es la porción del tránsito
de vehículos comerciales que viaja en una dirección.
Generalmente se asume que los vehículos se distribuyen
50 % en cada dirección. Sin embargo, si los estudios de
tránsito demuestran una tendencia en el mayor uso de un
carril esto se debe incluir.
Manual de Rehabilitación de pavimentos asfálticos
Recolección de datos:



Nivel 1: Observaciones en el sector vial del proyecto
Nivel 2: Uso de factores de distribución direccional de índole
regional
Nivel 3: Falta absoluta de información. Se asume un valor de
DD=0.55
Para el análisis de pavimentos en concreto el Manual de Diseño de
Pavimentos de concreto plantea
En las carreteras de dos direcciones, la asignación del tránsito para el
carril de diseño dependerá del ancho de la vía así:
• Para vías estrechas la totalidad del tránsito
• Para vías de ancho medio el 75% y
• Para vías anchas el 50%
En la se tiene un gráfico con el que se puede definir el porcentaje de vehículos que
circulan en el carril de diseño en función del tránsito promedio diario obtenido con
un conteo anual,-Tpda- sin tener en cuenta los vehículos que tienen menos de 6
llantas
DISTRIBUCIÓN DEL TRÁNSITO DE VEHÍCULOS
COMERCIALES POR CARRIL (DC)
La distribución del tránsito por carril depende del número
de carriles que tenga la carretera en cada dirección. En
caso de que haya un solo carril corresponde un DC=1.0.
En caso de que la vía tenga más de un carril,
generalmente es el carril exterior el que tiene una mayor
proporción de vehículos comerciales, por los que se
escoge como carril de diseño.
Manual de Rehabilitación de pavimentos asfálticos
Recolección de datos:
Recolección de datos:



Nivel 1: Factores DC determinados en el sector vial
del proyecto. Los factores de distribución dependen
del tipo de vía y cultura de los conductores
comerciales por los que se requiere para vías
multicarriles.
Nivel 2: Uso de factores de distribución direccional
de índole regional
Nivel 3: Recomendaciones de tipo general, como la
tablas que presenta la distribución para altos y
medios volúmenes de tránsito.
Manual de Rehabilitación de pavimentos asfálticos
Factores de distribución vehicular por carril
Manual de Diseño de Pavimentos de
concreto plantea
EVOLUCIÓN HISTÓRICA DEL TRÁNSITO
AUTOMOTOR
Es
necesario
realizar
una
estimación del crecimiento del
tránsito para poder calcular de
manera correcta las cargas a las
que se verá expuesta la estructura
del pavimento durante su período
de diseño. Para ello las series
históricas de evolución del parque
automotor permiten realizar una
estimación del tránsito a futuro.
Cabe resaltar que generalmente se
asume un crecimiento promedio
del todo el parque automotor los
cual no
es
cierto,
pero
simplificada los cálculos.
Nótese en la Figura que según los datos de 1975 a año 2003 el
tránsito de vehículos comerciales ha decrecido y el de vehículo
liviano ha venido en aumento.
TASAS DE CRECIMIENTO DEL TRÁNSITO DE LOS
VEHÍCULOS COMERCIALES
Una buena estimación del tránsito
futuro depende de la tasa de
crecimiento de los vehículos
comerciales de la vía que se pretende
diseñar.
Es recomendable realizar estudios y
evaluar el crecimiento del parque
automotor de los últimos años.
Invias sugiere asumir la tasa de
crecimiento con base en parámetros
macroeconómicos tales como el
crecimiento del producto interno
bruto, y parámetros de desarrollo de
la región.
Como valores de referencia Invias reporta los rangos de
crecimiento de tránsito obtenido en diferentes tramos de
la red vial nacional. Para la construcción de dicha tabla
tomó como criterio de clasificación los TPDS del año
2014.
LOS SISTEMAS DE EJE LOS VEHÍCULOS AUTOMOTORES
Comúnmente son categorizados
por ejes simples, y simple de
rueda doble tándem, trídem.
En Colombia se considera que un
eje es tándem si las líneas de
rotación de dos ejes simples no
están a más de 1016 mm, pero no
a menos de 2438 mm. Y se
consideran
ejes
trídem
y
cuádruple
cuando
están
compuesto por 3 y 4 ejes simples
respectivamente y la separación
entre dos ejes consecutivos del
respectivo grupo es mayor de
1016 mm, pero no excede de 2438
mm.
Recuerde que el deterioro de un pavimento se disminuye
cuando se distribuye en un mayor número de ejes y de
neumáticos. Así que resulta beneficioso la distribución de
la carga sobre un sistema de eje múltiple
CARGA EQUIVALENTE PARA DISEÑO
Todos los vehículos que circulan sobre un pavimento generan
esfuerzos, deformaciones y deflexiones, produciendo una
cantidad infinitesimal de deterioro en la estructura. De manera
que el nivel de deterioro depende de la suma de esos esfuerzos
infinitesimales. Para simplificar su cálculo se incluye el
concepto de carga de referencia.
Factores de equivalencia según la AASHTO
La ASSHTO ha definido unos factores
de equivalencia en el pavimento de
concreto ponderando los factores de
carga por eje y espesor de la losa. Estos
a su vez son vistos desde el tipo de
configuración del eje.
CARGA EQUIVALENTE PARA DISEÑO
Comúnmente las agencias y métodos de diseño de pavimentos utilizan un
eje simple, con sistema de rueda doble, de 80 kN (8.2 toneladas) como
carga de referencia, ya que este fue usado en los estudios de AASHTO
Road Test Illinois (1958-1960). Donde se determinó el comportamiento
de los pavimentos con base en la curva que relaciona la variación del
índice de capacidad de servicio, con el aumento de las aplicaciones de
carga por eje. Así se relacionaba la pérdida de serviciabilidad causada por
una carga dada de un tipo de eje y la producida por el eje estándar de 8.2
T (80 KN o 18 Kips). Dicha relación se conoce como Factor de
Equivalencia de Carga y se expresa de la siguiente forma:
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝐸𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒 2.2 𝑇 𝑞𝑢𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑒𝑛 𝑢𝑛𝑎 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑
𝐹𝐸𝐶 =
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝐸𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑥 𝑇 𝑞𝑢𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑚𝑎 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑
CARGA EQUIVALENTE PARA DISEÑO
El FEC también se puede expresar para una misma
configuración de eje términos de la magnitud de las
cargas involucradas en su cálculo mediante la siguiente
expresión.
𝑃𝑖 𝑛
𝐹𝐸𝐶 =
𝑃𝑟
Donde Pr es la carga de referencia y n un coeficiente
obtenido empíricamente, cuyo valor oscila dentro de un
entorno más o menos restringido a 4
Cargas patrón y exponenciales para el cálculo del Factor de equivalencia
El manual de diseño de pavimentos concreto hace la recomendación
de emplear dichos patrones de carga y exponenciales “n” cuando no se
tenga mucha confianza en los datos o sean escasos, esto es aplicable
para valores actuales y proyectados.
Ejercicio
Determine el factor camión utilizado el método de conteo y pesaje. La muestra es suministrada en la
siguiente tabla:
NUMERO DE EJES
Unidades simples
Dos ejes
CARGA POR EJE TONELADA
Camiones
1
Buses
Tres ejes
Camiones y buses
3=1+2
2
Camiones
4
3 EJES
COMBINACION
4 EJES
Camiones
5
Camiones
6
5 EJES
Camiones
7
EJES SIMPLES
<3.99
4-4.99
5-5.99
6-6.99
7-7.99
8-8.99
9-9.99
10-10.99
11-11.99
12-12.99
13-13.99
14-14.99
15-15.99
16-16.99
>17
No. Total de ejes simples pesados
EJES TANDEM
<6.99
7-7.99
8-8.99
9-9.99
10-10.99
11-11.99
12-12.99
13-13.99
14-14.99
15-15.99
16-16.99
17-17.99
18-18.99
19-19.99
20-20.99
21-21.99
22-22.99
23-23.99
24-24.99
>25
3591
345
256
336
356
458
200
322
191
150
133
45
22
8
3
6416
1898
4736
586
532
549
370
463
204
322
191
150
133
45
22
8
3
8314
46
13
25
13
4
3
104
15
7
22
6
4
6
3
7
4
2
2
2
1
81
16
5
5
4
8
4
6
7
5
4
6
3
0
5
8
4
0
2
0
0
Numero total de ejes de tamden
Numero total de camiones y buses
1145
241
276
213
14
5
4
161
27
92
3208
92
49
36
11
5
6
14
16
15
4
1
1
3
27
2
5
8
15
17
6
4
4
0
7
0
5
1
1
0
7
5
0
6
3
0
1
7
5
0
0
5
0
0
3
0
0
4
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
79
12
79
12
El método consiste, básicamente, en pesar durante un período definido, todos los ejes de los
vehículos comerciales que pasan por un determinado punto de una carretera, agrupándolos
luego de acuerdo con su carga por eje en toneladas en la columna de la izquierda de la tabla
en mención y al número y distribución de sus ejes indicado en las columnas (1) y (7).
La sumatoria de los valores de la columna 1 es de 6416 ejes simples pesados, que
corresponden a un total de 3208 camiones, de acuerdo con la configuración de sus ejes, así
mismo, la 2 presenta un total de 1898 ejes simples pesados que corresponden a 949 buses.
Los valores de la 3 resultan de sumar las columnas 1 y 2, igualmente la 8 y 9 representan las
sumas en ellas indicadas. Con el objeto de evitar molestias a los usuarios, causadas por las
demoras en el pesaje de los ejes de los buses, aquellos son únicamente contados y
distribuidos posteriormente de acuerdo con los porcentajes que se presentan en la parte
inferior izquierda de la tabla, estos valores han sido obtenidos con base en la experiencia del
país.
El último valor de la columna 8 corresponde al número total de camiones pesados durante el
estudio y en el último renglón de la 9 aparece el total de buses y camiones contados y
pesados. La columna 8 se obtiene dividiendo cada uno de los valores de la columna 8 por el
total de camiones pesados (3569) Y multiplicando por 1000, de igual forma la columna 11
resulta de dividir cada uno de los valores de la 9 entre el último valor de la misma columna
(4445) y multiplicando por 1000.
NUMERO DE EJES
Unidades simples
CARGA POR EJE TONELADA
Tipo y numero total de ejes
COMBINACION
Dos ejes
Tres ejes
3 EJES
4 EJES
Factor de
equivalencia por
carga
Tipo y numero total de ejes por
5 EJES
Camiones
Buses
Camiones y buses
Camiones
Camiones
Camiones
Camiones
1
2
3=1+2
4
5
6
7
Camiones
Camiones y buses
8=1+4+5+6+7
1.000 camiones
9=8+2
1000 camiones y buses
10
Equivalencia en ejes de 8.2Ton
1.000 Camiones
11
12
1.000 Camiones y buses
13=(10)(12)
14=(11)(12)
EJES SIMPLES
<3.99
3591
1145
4736
46
15
49
2
3703
4848
1068.69
1090.79
4-4.99
345
241
586
13
7
36
5
406
647
117.17
145.57
0.07
7.96
9.88
5-5.99
256
276
532
25
22
11
8
322
598
92.93
134.55
0.17
15.57
22.54
6-6.99
336
213
549
13
6
5
360
573
103.90
128.92
0.36
36.90
45.79
7-7.99
356
14
370
4
4
6
370
384
106.78
86.40
0.68
72.22
58.43
8-8.99
458
5
463
3
6
14
481
486
138.82
109.35
1.19
164.89
129.89
4
9-9.99
200
204
3
16
219
223
63.20
50.17
1.96
123.84
98.31
10-10.99
322
322
7
15
344
344
99.28
77.40
3.07
305.20
237.94
11-11.99
191
191
4
4
199
199
57.43
44.77
4.63
265.87
207.27
12-12.99
150
150
2
1
153
153
44.16
34.42
6.74
297.48
231.92
13-13.99
133
133
2
1
136
136
39.25
30.60
9.53
373.86
291.47
14-14.99
45
45
2
3
50
50
14.43
11.25
13.14
189.58
147.80
15-15.99
22
22
1
23
23
6.64
5.17
17.74
117.73
91.78
16-16.99
8
8
8
8
2.31
1.80
23.50
54.25
42.30
>17
3
3
3
3
0.87
0.67
30.62
26.51
20.67
No. Total de ejes simples pesados
6416
1898
8314
104
81
161
15
6777
8675
2051.853577
1635.992353
EJES TANDEM
<6.99
16
17
0
33
33
10.23
7.42
7-7.99
5
6
0
11
11
3.41
2.47
0.09
0.32
0.23
8-8.99
5
4
5
14
14
4.34
3.15
0.16
0.68
0.49
9-9.99
4
4
0
8
8
2.48
1.80
0.25
0.62
0.45
10-10.99
8
0
0
8
8
2.48
1.80
0.38
0.94
0.69
11-11.99
4
7
3
14
14
4.34
3.15
0.56
2.42
1.76
12-12.99
6
0
0
6
6
1.86
1.35
0.79
1.47
1.07
13-13.99
7
5
0
12
12
3.72
2.70
1.09
4.07
2.95
14-14.99
5
1
4
10
10
3.10
2.25
1.48
4.58
3.32
15-15.99
4
1
0
5
5
1.55
1.12
1.95
3.03
2.20
16-16.99
6
0
0
6
6
1.86
1.35
2.54
4.73
3.43
17-17.99
3
7
0
10
10
3.10
2.25
3.25
10.09
7.32
18-18.99
0
5
0
5
5
1.55
1.12
4.11
6.37
4.62
19-19.99
5
0
0
5
5
1.55
1.12
5.13
7.95
5.77
20-20.99
8
6
0
14
14
4.34
3.15
6.32
27.45
19.92
21-21.99
4
3
0
7
7
2.17
1.57
7.72
16.77
12.17
22-22.99
0
0
0
5
5
1.55
1.12
9.35
14.50
10.52
23-23.99
2
1
0
3
3
0.93
0.67
11.22
10.44
7.58
24-24.99
0
7
0
7
7
2.17
1.57
13.37
29.02
21.06
>25
0
5
0
32
32
9.92
7.20
15.82
156.94
113.88
79
12
215
215
79
12
210
3418
Numero total de ejes de tamden
Numero total de camiones y buses
27
92
3208
92
27
-
-
-
219.4267578
4445
Numero total de camiones y buses combinados
FC
1.86
Los valores de la columna 12 corresponden a los factores de equivalencia de carga
por eje determinados por el AASHTO ROAD TEST.
Las columnas 13 y 14 resultan de multiplicar cada uno de los valores de las
columnas 10 Y 11 por el respectivo factor de equivalencia de carga, por eje.
Finalmente, la sumatoria de todos los valores de la columna 14 dividida por
1000, da como resultado el factor camión que, para este ejemplo resultó ser
de 1,86.
INFORMACIÓN SOBRE LAS CARGAS POR EJE
Y VEHICULARES
La información de los pesos por eje de los buses y camiones es crítica para la
estimación de cargas del tránsito. El tipo de eje y su carga es de más importancia
que el peso total del vehículo. Así dos camiones podrían tener el mismo peso y
causar una afectación diferente al pavimento por diferencias en la distribución
del peso en sus ejes o en su tipo.
La tabla muestra un camión de tipo C2 y
otro C 3, ambos con un peso de 145 kN,
distribuido en cada uno de sus ejes. al
observar las equivalencias totales en ejes
de 8. kN, vemos que el eje Tándem
produce un menor daño al pavimento
RECOLECCIÓN DE LOS DATOS POR PESOS
BÁSCULAS ESTÁTICAS:
Son básculas fijas que se ubican a un lado de
la carretera, las cuales sirven para pesar los
camiones que pasan sobre dichas vías, los
datos suministrados por estas no son de gran
confianza, puesto que en muchas ocasiones
representa una muestra muy limitada, esto
debido a que los conductores suelen
esquivar estos mecanismos utilizando vías
alternas, además requiere de una operación
continua. La información suministrada
mediante la recolección de datos utilizando
estas básculas se considera de nivel dos.
RECOLECCIÓN DE LOS DATOS POR PESOS
BÁSCULAS PORTATILES:
Este tipo de basculas, son las más usadas por el
INVIAS en sus estudios, brinda la ventaja de su
fácil instalación, además de obtener datos de
diferentes carreteras a un costo bajo, sin embargo
presentan los mismos problemas que las estáticas,
en cuanto a la confiabilidad de los datos, esto
debido a que de igual formas los conductores
suelen esquivar las carreteras en las cuales se están
haciendo operativos sobre el control de la carga,
también, dichos operativos suelen durar alrededor
de 15 días, lo cual no genera una muestra
representativa de la situación real del tránsito. Por
otro lado, también se considera de nivel 2.
RECOLECCIÓN DE LOS DATOS POR PESOS
BÁSCULAS
(WIM):
DE
PESO
EN
MOVIMIENTO
Este tipo de básculas se instalan en la capa de rodadura
del pavimento y registran de manera permanente los
pesos de los diferentes vehículos que circulan por la
carretera. estas constituyen un avance en el análisis de
cargas debido a su alto grado de flexibilidad y de
agilidad en la recolección y procesamiento de los datos,
además que evita las prevenciones de los
transportadores. Por otro lado, también presentan
ciertos inconvenientes en cuanto a su precisión, esto
debido a que este tipo de báscula mide el efecto de una
carga dinámica que se desplaza por la vía, la cual
resulta diferente del peso estático, por lo cual el
resultado se ve influenciado con la velocidad del
vehicula y también con la lisura del pavimento. La
información obtenida con este sistema se considera de
nivel 1.
https://www.youtube.com/watch?v=RdMeeWUPbKw
FACTOR VEHICULAR DE
DETERIORO (FACTOR VEHICULAR)
Resulta de mayor practicidad expresar el
deterioro equivalente en términos de la cantidad
de deterioro producida por un vehículo, es por
ello que se introduce el término de factor
vehicular de deterioro, que representa como el
número de ejes simples, de rueda doble, de 80
kN (8.2 toneladas), producirán en el pavimento
un deterioro equivalente al ocasionado por la
circulación de un determinado vehículo pesado.
En otras palabras, el factor vehícular se obtiene
de la suma del deterioro de cada uno de los ejes
que lo componen.
La tabla 2.3.11 muestra los factores camión promedio obtenidos
para algunos tipos de camiones durante los años 1192 y 2003. Ya
que la información de los factores camión para buses es muy
limitada para efectos de cálculo se acepta asumir un valor de FC
de 0.4 para bus corriente y de 1 para bus metropolitano.
CONVERSIÓN DEL TRÁNSITO MIXTO EN
APLICACIONES EQUIVALENTES DEL EJE DE
REFERENCIA
Con esta conversión se busca estimar el tránsito que ya ha circulado sobre
el pavimento, como del previsible hacia el futuro.
Así se introduce el término NESE que es el número de ejes simples equivalentes
(NESE) de 80 kN (8,2 T) en el carril de diseño durante un año “i”,
𝑁𝐸𝑆𝐸𝑖 = 𝑇𝑃𝐷𝐴𝑖 ∗ 𝑉𝐶 ∗ 𝐷𝐷 ∗ 𝐷𝐶 ∗ 𝐹𝐶 ∗ 365
𝑁𝐸𝑆𝐸𝑖: 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑖𝑙 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜𝑑𝑢𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑙 𝑎ñ𝑜 “𝑖”, 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠
𝑎𝑙 𝑡𝑟á𝑛𝑠𝑖𝑡𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙, 𝑒𝑛 𝑐𝑢𝑎𝑛𝑡𝑜 𝑎 𝑠𝑢 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑜 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑒𝑙 𝑝𝑎𝑣𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜.
𝑇𝑃𝐷𝐴𝑖: 𝑇𝑟á𝑛𝑠𝑖𝑡𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝑎𝑚𝑏𝑎𝑠 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠, 𝑑𝑢𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑙 𝑎ñ𝑜 “𝑖”
𝑉𝐶: 𝑃𝑟𝑜𝑝𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑇𝑃𝐷𝐴𝑖, 𝑒𝑛 𝑐𝑖𝑓𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒𝑐𝑖𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠, 𝑞𝑢𝑒 𝑒𝑠𝑡á 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑖𝑡𝑢𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑣𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑚𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 )
𝐷𝐷: 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑟á𝑛𝑠𝑖𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑣𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑚𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠, 𝑒𝑛 𝑐𝑖𝑓𝑟𝑎𝑠 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠𝑖𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠
𝐷𝐶: 𝑃𝑟𝑜𝑝𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛, 𝑒𝑛 𝑐𝑖𝑓𝑟𝑎𝑠 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠𝑖𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠, 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑣𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑚𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑒𝑛 𝑢𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛, 𝑞𝑢𝑒 𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑖𝑙 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜
𝐹𝐶: 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑣𝑒ℎ𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟𝑜 (𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑚𝑖ó𝑛)
El cálculo se puede realizar para cada uno de los vehículos comerciales de manera individual, que es recomendable para el nivel 1 de información, o por
todos los vehículos comerciales, que es suficiente para los estudios de rutina 2 y 3
Ejercicio:
Suponga que es el año 2012 y el tramo donde se ubica la estación 1122 del departamento del Atlántico reporta un último
mantenimiento en el año 2006. Le han pedido a usted calcular el NESE hasta el período actual. Suponga una distribución de
tránsito DD 0.5 en todos los años y un DC de 1.
𝑬𝑪𝑼𝑨𝑪𝑰Ó𝑵:
𝑵𝑬𝑺𝑬𝒊 = 𝑻𝑷𝑫𝒊 ∗ 𝑽𝑪 ∗ 𝑫𝑫 ∗ 𝑫𝑪 ∗ 𝑭𝑪 ∗ 𝟑𝟔𝟓
DD
50%
50%
50%
50%
50%
50%
A
86%
83%
85%
85%
85%
85%
DATOS:
AÑO
2006.00
2007.00
2008.00
2009.00
2010.00
2011.00
TPDS
2080.00
2155.00
2360.00
2698.00
2698.00
3137.00
DC
100%
100%
100%
100%
100%
100%
B
5%
7%
4%
2%
2%
7%
C
9%
10%
10%
13%
13%
8%
C-2P
77.54%
86.18%
82.41%
71.44%
72.67%
67.72%
C-2G
20.21%
12.26%
14.19%
20.38%
9.08%
17.86%
C-3-4
1.12%
1.48%
2.68%
5.44%
16.74%
8.10%
C-5
0.63%
0.08%
0.26%
0.48%
0.46%
2.75%
C>5
0.49%
0.00%
46.00%
2.27%
1.05%
3.66%
𝒏
CÁLCULO DEL FACTOR VEHÍCULAR DE DETERIORO PARA CAMIONES:
Ejemplo año 2006:
Camión
C-2P
C-2G
C-3-4
C-5
C>5
Total
%
77.5%
20.2%
1.1%
0.6%
0.5%
FV_Camión
1.14
3.44
3.74
4.40
4.72
FV_Camión=
𝒊:𝟏
𝑭𝑽𝑪𝒂𝒎𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 por año:
FV
0.88
0.70
0.04
0.03
0.02
1.67
AÑO
2006
2007
2008
2009
2010
2011
C-2P
77.54%
86.18%
82.41%
71.44%
72.67%
67.72%
C-2G
20.21%
12.26%
14.19%
20.38%
9.08%
17.86%
%𝑪𝒂𝒎𝒊ó𝒏 𝒙 𝑭𝑽𝑪𝒂𝒎𝒊ó𝒏
C-3-4
1.12%
1.48%
2.68%
5.44%
16.74%
8.10%
C-5
0.63%
0.08%
0.26%
0.48%
0.46%
2.75%
C>5
0.49%
0.00%
46.00%
2.27%
1.05%
3.66%
FV_Camiones
1.67
1.46
3.71
1.85
1.84
1.98
𝑵𝑬𝑺𝑬𝑨ñ𝒐𝒊 = 𝑻𝑷𝑫𝑨ñ𝒐𝒊 𝒙 𝑫𝑫 𝒙 𝑫𝑪 𝒙 𝑭𝑽𝑩𝒖𝒔𝒆𝒔 𝒙𝑽𝑪𝑩𝒖𝒔𝒆𝒔 + 𝑭𝑽𝑪𝒂𝒎𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒙𝑽𝑪𝑪𝒂𝒎𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒙 𝟑𝟔𝟓
Ejemplo año 2006:
𝑵𝑬𝑺𝑬𝟐𝟎𝟎𝟔 = 𝑻𝑷𝑫 𝟐𝟎𝟎𝟔 𝒙 𝟎. 𝟓 𝒙 𝟏 𝒙 𝟏 𝒙 𝟎. 𝟎𝟓 + 𝟏. 𝟔𝟕𝒙 𝟎. 𝟎𝟗 𝒙 𝟑𝟔𝟓 = 𝟕𝟔𝟎𝟗𝟗. 𝟑𝟒
AÑO
2006
2007
2008
2009
2010
2011
TPDS
2080.00
2155.00
2360.00
2698.00
2698.00
3137.00
DD
50%
50%
50%
50%
50%
50%
DC
100%
100%
100%
100%
100%
100%
A
86%
83%
85%
85%
85%
85%
𝒏
𝑵𝑬𝑺𝑬𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍 =
𝑵𝑬𝑺𝑬𝑨ñ𝒐𝒊
𝒊:𝟏
B
5%
7%
4%
2%
2%
7%
C
9%
10%
10%
13%
13%
8%
FV_Buses
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
FV_Camiones
1.67
1.46
3.71
1.85
1.84
1.98
Total
NESE
76099.34
85070.76
177038.46
128087.58
127412.78
130900.82
724609.74
ESPECTRO DE CARGA
Un espectro de carga es una
representación de la distribución de
frecuencias de carga en diferentes
rangos, para cada tipo de eje (simple,
tándem, trídem) y para cada tipo de
vehículo. Esta información permite
determinar el número de repeticiones
esperadas
de
cada
carga
representativa del rango, en el carril
de diseño, durante el periodo de
diseño.
El espectro de carga puede
sensibilizarse, al grado de espectro
de carga mensual, espectro de carga
diario o espectro de carga horario.
En Colombia existe un estudio sobre la distribución de cargas
por eje para mil camiones en función del tránsito promedio
diario semanal -TPDs- que se realizó con base en el análisis de
más de 10 años (1987-2000) de registros de las estaciones de
pesaje a cargo del INVIAS.
La información permite establecer el número de ejes
simples, tándem o trídem para vías en las que circulan
desde pocos vehículos, hasta más de 10.000
Para pavimentos rígidos
EJE SENCILLO
Distribución de cargas por cada 1.000 camiones
Distribución de ejes equivalentes por cada 1.000 camione
EJE TÁNDEM
Distribución de cargas por cada 1.000 camiones
Distribución de ejes equivalentes por cada 1.000 camione
EJE TRÍDEM
Distribución de cargas por cada 1.000 camiones
Distribución de ejes equivalentes por cada 1.000 camiones
¿CÓMO ANALIZO UN ESPECTRO DE
CARGA?
Distribución de cargas por cada 1.000 camiones
El espectro de carga se realizó a partir de conteos en
estaciones de la red nacional. La tabla muestra un conteo por
cada mil camiones según el TPD.
Analicemos el espectro de carga de ejes trídem para un flujo
un TPDS de 1500.
Peso del Eje Trídem
𝐹𝐸𝐶𝐸𝑗𝑒 𝑡𝑟𝑖𝑑𝑒𝑚 237.16 𝑐𝑎𝑑𝑎 1000 𝑉𝑒ℎ
Eje trídem
N° de ejes por cada
1000 Vehículos
237.6 𝑘𝑁
=
184 𝑘𝑁
4.3
𝑥 5 = 14.89
¿CÓMO ANALIZO UN ESPECTRO DE
CARGA?
Distribución de cargas por cada 1.000 camiones
De esta manera se termina de construir el Espectro.
Peso del Eje Trídem
𝐹𝐸𝐶𝐸𝑗𝑒 𝑡𝑟𝑖𝑑𝑒𝑚 237.16 𝑐𝑎𝑑𝑎 1000 𝑉𝑒ℎ
Eje trídem
N° de ejes por cada
1000 Vehículos
237.6 𝑘𝑁
=
184 𝑘𝑁
4.3
𝑥 5 = 14.89
CUANTIFICACIÓN DEL TRÁNSITO EN VÍAS DE
CUANDO SE POSEEN SERIES HISTORICAS
Para las vías pertenecientes a la categoría media (NT2), cuyo
rango de transito se encuentra comprendido entre 0.5 y 5.0
millones de ejes equivalentes de 8.2 T, se recomienda
cuantificar la variable tránsito en términos de ejes equivalentes,
determinación que se realizará en función de la información
disponible de la vía.
INFORMACIÓN DISPONIBLE
Como se mencionó anteriormente Invias realiza conteos
de las vías nacionales. Cuenta un sistemas GIS online,
donde se puede visualizar cada una de las vías que
registran conteos y su código correspondiente.
https://invias.maps.arcgis.com/apps/webappview
er/index.html?id=6532b0c2d914492bbe11a20eb
0849f58
En este caso analizaremos la Est. 1142 del municipio de Bolívar
Los datos se presentan como en la siguiente tabla hasta el año 2018. Analizaremos
la información desde el año 1997 hasta el 2007 y realizaremos una predicción para
visualizar que tanto concuerdan los cálculos con las mediciones
SER IE HIST ÓR IC A Y C OM POSIC IÓN D EL T R Á N SIT O PR OM ED IO D IA R IO
EST A C . N o .
PR D E LA
EST A C IÓN
1142
SEC T OR
CARTAGENA-LOM ITA ARENA
C OD IGO V IA
90A01
LON GIT U D
( KM )
15
T ER R IT OR IA L B OLIV A R
19 9 7
19 9 8
19 9 9
2000
2001
2002
2,245
2,230
2,409
1,536
1,493
1,708
86-03-11
85-03-12
83-06-11
90-02-08
92-02-06
89-02-09
19 9 7
A ño
2,245
Tasa promedio diaria
86-03-11
%de Automóviles- %de Buses -%de Camiones
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2,409
1,536
1,493
1,708
1,732
1,858
1,903
2,152
2,317
2,448
Año
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Total
2,245
2,230
2,409
1,536
1,493
1,708
1,732
1,858
1,903
2,152
2,317
2,448
83.00%
90.00%
92.00%
89.00%
88.00%
84.00%
84.00%
84.00%
76.00%
80.00%
TPDS_Veh
Automóviles
1,931
1,896
1,999
1,382
1,374
1,520
1,524
1,561
1,599
1,808
1,761
1,958
6.00%
2.00%
2.00%
2.00%
5.00%
4.00%
2.00%
3.00%
4.00%
3.00%
11.00%
8.00%
6.00%
9.00%
7.00%
12.00%
14.00%
13.00%
20.00%
17.00%
Buses
67
67
145
31
30
34
87
74
38
65
93
73
Camiones
247
268
265
123
90
154
121
223
266
280
463
416
Calcular TPD para cada tipo de Vehículo
Año
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Total
2,245
2,230
2,409
1,536
1,493
1,708
1,732
1,858
1,903
2,152
2,317
2,448
Año
1997
1998
1999
2000
Total
2,245
2,230
2,409
1,536
TPDS_Veh
Automóviles
86.00%
85.00%
83.00%
90.00%
92.00%
89.00%
88.00%
84.00%
84.00%
84.00%
76.00%
80.00%
TPDS_Veh
Automóviles
1,931
1,896
1,999
1,382
Buses
3.00%
3.00%
6.00%
2.00%
2.00%
2.00%
5.00%
4.00%
2.00%
3.00%
4.00%
3.00%
Camiones
11.00%
12.00%
11.00%
8.00%
6.00%
9.00%
7.00%
12.00%
14.00%
13.00%
20.00%
17.00%
Buses
67
67
145
31
Camiones
247
268
265
123
Módelo lineal
500
Buses
450
Invias recomienda realizar un análisis
de regresión a partir de los registros
de conteos vehiculares de al menos
10 años previos al año de diseño,
descartando de la serie histórica los
valores de los años con condiciones
anormales. Con base en lo anterior se
realiza un análisis estadístico para
establecer modelos de crecimiento de
tipo
lineal
o
exponencial.
En este caso ninguno de los modelos
muestra un ajuste de datos adecuado,
es evidente en los R2.
400
350
Camiones
300
250
200
Линейная
(Buses)
y = 16,826x - 33451
R² = 0,2837
Линейная
(Camiones)
y = -0,134x + 335,31
R² = 0,0002
150
100
50
0
1995
2000
2005
2010
Módelo Exponencial
500
Buses
450
400
Camiones
350
300
250
Экспоненци
альная
(Buses)
200
150
Экспоненци
альная
(Camiones)
100
50
0
1995
2000
2005
2010
y = 2E-51e0,0609x
R² = 0,1917
y = 5E-08e0,0104x
R² = 0,0058
Se asume:
FACTOR VEHICULAR
Bus
C-2P
C-2G
C-3-4
C-5
C>5
FACTOR CAMIÓN
DD
DC
FV
1
1.14
3.44
3.74
4.4
4.72
DISTRIBUCIÓN
100%
31.96%
24.90%
13.89%
10.96%
18.29%
1
0.364344
0.85656
0.519486
0.48224
0.863288
3.085918
0.5
0.6
𝑵𝑬𝑺𝑬𝑨ñ𝒐𝒊 = 𝑫𝑫 𝒙 𝑫𝑪 𝒙 𝑻𝑷𝑫𝒃𝒖𝒔𝒆𝒔_𝑨ñ𝒐𝒊 𝒙𝑽𝑪𝑩𝒖𝒔𝒆𝒔 + 𝑻𝑷𝑫 𝒄𝒂𝒎𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔_𝑨ñ𝒐𝒊 𝒙𝑽𝑪𝑪𝒂𝒎𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒙 𝟑𝟔𝟓
Año
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
Buses_Medido Camiones_Medido NESE_Con datos Medidos
67
247
90,821
67
268
97,750
145
265
105,369
31
123
44,886
30
90
33,539
34
154
55,684
87
121
50,451
74
223
83,478
38
266
94,193
65
280
101,602
93
463
166,735
73
416
148,665
216
433
170,005
176
529
198,193
635
2,032
756,281
226
452
177,599
180
329
131,001
286
254
117,266
320
799
304,908
91
0
9,924
828
1,537
609,985
548
1,369
522,558
Buses_Calculado
68
68
67
67
67
67
67
67
67
67
66
66
66
66
66
66
66
65
65
65
65
65
Camiones_Medido NESE_Con datos calculados
151
58,277
167
63,948
184
69,619
201
75,290
218
80,961
235
86,632
251
92,303
268
97,974
285
103,645
302
109,316
319
114,987
336
120,658
352
126,329
369
132,000
386
137,671
403
143,342
420
149,013
437
154,684
453
160,354
470
166,025
487
171,696
504
177,367
Se puede observar un gran desfase entre los datos medidos y los datos calculados. Esto se debe a que los datos no
se ajustaban a un modelo lineal. Además una correcta estimación del tránsito futuro debe incluir características
macroeconómicas de la zona
NESE año
800 000
700 000
600 000
500 000
400 000
300 000
200 000
100 000
0
1995
2000
2005
NESE_Con datos Medidos
2010
2015
2020
NESE_Con datos calculados
Se puede observar un gran desfase entre los datos medidos y los datos calculados. Esto se debe a que los datos no
se ajustaban a un modelo lineal. Además una correcta estimación del tránsito futuro debe incluir características
macroeconómicas de la zona, las variaciones en el sistema pueden variar el flujo vehicular
Cuantificación del tránsito equivalente cuando NO se
poseen series históricas de conteos de tránsito
• En el caso de que no se posean series históricas de tránsito o
existan pocos datos en una serie histórica, se debe realizar un
conteo representativo de tránsito durante un periodo mínimo
de una semana, posteriormente establecer una tasa de
crecimiento representativa del tránsito para el proyecto,
En el caso de una vía nueva donde no es factible la
realización de conteos, la información se obtendrá de
encuestas de origen y destino realizadas en la zona de
influencia del proyecto
TPD
Según la importancia de la vía y la información
disponible determinar el TPD de conteos en la vía
respectiva o basado en series histórica
Distribución
por sentido
Se obtiene a partir de un estudio de tránsito de la
vía en particular o valores sugeridos por Invias
Distribución
por carril
Se obtiene a partir de un estudio de tránsito de la
vía en particular o valores sugeridos por Invias
Según la importancia de la vía y la información
disponible determinar la clasificación vehicular de
Distribución
conteos en la vía, series históricas y en caso de
por tipo de
vías nuevas series históricas de características
vehículos
similares
Se puede obtener de pesajes, espectro de cargas. El
manual de diseño de pavimentos de concreto
Peso en ejes
sugiere remitirse a fichas técnicas de vehículo a
falta de información
Factor
Vehicular
Calcular el Factor vehicular como suma del FECE
o valores de referencia
Proyección
del tránsito
Realizar ajustes a series históricas, o remitirse a
tasas de crecimiento basadas en factores
económicas de la vía de diseño
NESE
durante el
período de
diseño
Calcular NESE durante el período de diseño